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Vehicle-2-X-Datenübertragung

5G vs. WLAN: China gegen USA und Europa

Foto: Collage: auto-motor-und-sport.de 11 Bilder

Die Zukunft des autonomen Fahrens entscheidet sich unter anderem daran, ob Autos künftig in der Lage sein werden, untereinander und mit der Infrastruktur um sie herum zu kommunizieren. Technologisch scheinen die Weichen gestellt. Das Problem sind konkurrierende Funkstandards – ein Machtkampf auch der Geopolitik: China schafft Fakten, statt Fragen zu stellen.

08.06.2018 Jochen Knecht Powered by

Ingenieure und Programmierer lieben Abkürzungen. Journalisten tun das nicht. Deshalb geht in diesem Text relativ viel Platz dafür drauf zu erklären, was hinter den Kürzeln steckt. Sorry dafür, aber anders ist diese relativ komplexe Materie fast nicht zu überblicken. Der Einstieg ist dabei noch die leichteste Übung. Denn im Grunde genommen geht es vor allem darum, dass moderne Autos im Idealfall miteinander kommunizieren können sollten. Das hat im ersten Schritt noch nichts damit zu tun, ob ein Auto nun autonom fährt, oder nicht. In der Fantasie der Entwickler, Verkehrsplaner und Unfallforscher ist ein Autofahrer, der im Voraus weiß, dass hinter der nächsten Kurve gerade ein Unfall passiert, deutlich eher in der Lage, eine potenziell gefährliche Situation zu meistern, als ein Ahnungsloser.

Aber woher soll die Information des Unfalls um die Ecke kommen? Im Idealfall von verunfallten Fahrzeug selbst. Oder von einem anderen Verkehrsteilnehmer, der die Unfallstelle bereits passiert hat. Wichtig: Die Autos, bzw. die Computer an Bord sprechen miteinander. Annähernd in Echtzeit und ohne, dass der Fahrer dazu irgendetwas beitragen muss. Im Fall der Fälle führt das dann dazu, dass ein Warnhinweis im Multifunktions- oder Head-up-Display aufblinkt – oder der sich an Bord befindliche Notbremsassistent gleich in die Eisen geht, weil er eben schon weiß, dass es wahrscheinlich gleich scheppert. Soweit so einfach. Die Idee nennt sich Vehicle-to-Vehicle-Kommunikation (V2V), bzw. Car-to-Car-Kommunikation (C2C).

Kühlschrank, Ampel, Handy: Jeder spricht mit dem Auto

09/2017, Nissan Leaf Das mit allem vernetzte Auto Tests in Japan und Deutschland

Nächster Schritt: Das Auto spricht nicht nur mit seinesgleichen, sondern auch mit der Infrastruktur um sich herum. Das nennt sich dann Vehicle-to-Infrastructure (V2I), Car-to-Infrastructure (C2I) oder schlicht Car-, bzw. Vehicle-to-everything (V2X, C2X) und ist damit auch immer ein Thema für das IoT, das Internet der Dinge, bzw. Internet of Things. Die in diesem Szenario denkbaren Anwendungen basieren immer auf der Annahme, dass eben nicht nur die Autos zunehmend vernetzter werden, sondern sich auch Kühlschränke, Ampeln, Parkhäuser oder auch ganze Straßenkreuzungen ins Internet einklinken, von dort gesteuert werden bzw. Informationen zur Verfügung stellen. Ein paar Beispiele: Wer weiß, dass die Ampel an der nächsten Kreuzung noch 45 Sekunden rot sein wird, fährt wahrscheinlich deutlich langsamer und damit effizienter und umweltschonender auf die Kreuzung zu, als jemand, der keine Ahnung hat, wie lange die Rotphase noch dauern wird. Oder man nimmt gleich den kurzen Umweg, der einen ohne rote Ampel zum Ziel bringt und praktischerweise direkt vom Navi vorgeschlagen wird. Weniger sicherheitsrelevant, aber nett: Der Kühlschrank zu Hause wirft genau in dem Moment ein paar Eiswürfel ins Glas, wenn sein Besitzer in die Garage fährt. Das Auto hat kurz vorher Bescheid gesagt. In einer vernetzten Welt alles theoretisch kein Problem. Ob man das alles gut oder schlecht findet, klammern wir an dieser Stelle einmal bewusst aus. Es gibt aber definitiv Märkte, in denen genau solche Szenarien oder Services extrem nachgefragt sind. China zum Beispiel, bzw. der gesamte asiatische Raum. Und schon stecken wir mittendrin im aktuellen Schlamassel.

C-V2X: Kommunikation übers Handynetz der Zukunft

Kritisch ist dabei nicht die Idee von der vernetzten Welt, sondern ganz konkret die technologische Basis, auf der Autos und Infrastruktur miteinander sprechen sollen. China hat sich dabei auf einen Standard festgelegt, der sich C-V2X nennt, was für „Cellular-Vehicle-to-Everything“ steht. Die Basis für dieses System bildet das Mobilfunknetz (Cellular), das bis dahin im Idealfall mit dem ultraschnellen 5G-Standard funkt und damit zehnmal so schnell sein wird, als wir es heute von der Datenübertragung im LTE-Netz kennen. Warum kommt ausgerechnet China mit C-V2X um die Ecke? Weil hier die weltweit größten Netzwerkausrüster sitzen, die sich vom 5G-Standard gute Geschäfte versprechen. Außerdem sind Chinesen in Sachen Technologie extrem kostenbewusst. Dinge über ein Funknetz miteinander kommunizieren zu lassen, das eh schon da ist, entspricht ziemlich genau dem chinesischen Verständnis von Innovation und Pragmatismus. Heißt übersetzt: Die drei für Industrie, Technologie, Verkehr und öffentliche Sicherheit zuständigen chinesischen Ministerien haben sich 2017 dazu verpflichtet, 90% aller chinesischen Städte und Autobahnen mit C-V2X-Technologie auszustatten. Bis 2025 sollen alle neu zugelassenen Fahrzeuge in China mit C-V2X-Anbindung auf den Markt kommen. Und China ist nicht dafür bekannt, solche Ziele nicht zu erreichen.

Gebäude, Ampel, Kühlschränke: In der vernetzten Welt wird das Auto von überall mit Informationen versorgt.

Automobilindustrie, Technologiekonzerne und Zulieferer sind mit im Boot und haben sich im September 2016 zur 5GAA zusammengeschlossen, der „5G Automotive Association“, die sich für die Entwicklung und Einführung der C-V2X-Technolgie inklusive des 5G-Standards einsetzt. Gründungsmitglieder: Audi, BMW, Daimler, Ericsson, Huawei, Intel, Nokia, und Qualcomm. Allesamt Konzerne, die in China Milliarden verdienen und das gerne auch noch weiter tun würden. Inzwischen sind 82 Unternehmen in der 5GAA organisiert. Audi hat 2017 gemeinsam mit Partner Huawei im Rahmen eines Modellprojekts in der chinesischen Stadt Wuxi einen ersten Prototypen mit einer auf C-V2X-Technologie basierenden Ampel-Erkennung auf die Straße gebracht.

Sicherheitsrelevante Systeme brauchen Daten in Echtzeit

Wichtig: Interagierende vernetzte Systeme sind im Zweifel nicht einfach nur eine praktische Sache, sondern mehr als entscheidend für das Gelingen der Idee vom autonomen Fahren. Ein selbstfahrendes Auto, das zugeliefert bekommt, was um es herum passiert, muss diese Informationen und Daten nicht erst selbst sammeln und kann zudem auch Daten nutzen, die ihm sonst gar nicht zur Verfügung stehen würden (der bereits zitierte Unfall um die Ecke). Diese Daten und Informationen müssen aber mehr oder weniger in Echtzeit vorliegen und bei den anfallenden Datenmengen heißt Echtzeit auch immer 5G-Mobilfunkstandard.

USA & Europa: Der Vorsprung ist weg

Audi, BMW, Daimler, Ericsson, Huawei, Intel, Nokia, und Qualcomm haben sich zur Initiative 5GAA zusammengeschlossen um C-V2X und den 5G-Standard schnell marktreif zu machen.

Und wo ist jetzt bitte das Problem? In Europa. Und den USA. In den beiden automobilen Traditionsmärkten hat man natürlich ebenfalls die Bedeutung von vernetzten Systemen für die Zukunft der Mobilität erkannt. Teilweise schon vor fast 20 Jahren. Das Ergebnis sind zwei V2X-Kommunikationslösungen: Das federführend in den USA entwickelte System DSRC (Dedicated Short Range Communication) und das in Europa präferierte Cooperative Intelligent Transport Systems (C-ITS). Die NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) will noch 2018 einen Antrag vorlegen, der V2X-Technologie bis 2020 für alle neu zugelassenen US-Fahrzeuge vorschreibt. Die Lösungen sollen, wenig überraschend, auf DSRC basieren.

Anders als C-V2X basieren C-ITS und DSRC grob gesagt auf dem WLAN-Standard IEEE 802.11, der für die V2X-Lösung IEE 802.11p heißt. Trotz diverser technischer Unterschiede funktionieren beide Systeme mit weitgehend kompatibler Hardware. Beide V2X-Lösungen sind speziell darauf ausgelegt, Daten zwischen sich schnell bewegenden Fahrzeugen über eine Distanz von mindestens 300 Meter und mit Datenübertragungsraten von bis zu 27 Mbit/s zu übertragen und zeichnen sich durch minimalste Latenzen aus. Heißt: Autonome Fahrzeuge, die per DSRC oder C-IST miteinander kommunizieren, können mehr oder weniger in Echtzeit reagieren. Vor allem mit Blick auf sicherheitsrelevante Szenarien ein überaus wichtiger Aspekt.

Europa & USA sind zu langsam

Audi Assistenzsysteme, Vernetzung, Car-to-Car Car-to-Car-Kommunikation Mobilfunk verbindet Autos

Warum hat sich dann also mit der 5GAA-Initiative eine Gegenbewegung entwickelt, die den Einsatz von C-V2X propagiert? Weil trotz des enormen Potenzials des gesamten V2X-Ansatzes die Umsetzung regionaler Vorgaben nur sehr langsam, bzw. überhaupt nicht vorankommt. Insgesamt dauert das jetzt schon über ein Jahrzehnt, ohne dass die Behörden in den USA oder Europa verbindliche Regeln eingeführt hätten.

DSRC und C-ITS basieren auf dem Ansatz, dass Fahrzeuge direkt miteinander kommunizieren, ohne den „Umweg“ übers Mobilfunknetz. Das sei deutlich schneller und damit sicherer, begründet zum Beispiel C-IST-Befürworter Siemens die Ablehnung des neuen C-V2X-Ansatzes. Die 5GAA-Initiative hält dagegen, dass nur die Mobilfunk-Komponente wirksame Reduzierungsmöglichkeiten in Sachen Hardware-, Software- und Entwicklungskosten biete. In der Praxis haben beide Lager inzwischen aber mächtig aufgerüstet und die jeweiligen Schwächen mehr oder weniger beseitigt. DSRC und C-ITS können inzwischen direkt mit einer speziell dafür ausgerüsteten Infrastruktur kommunizieren, C-V2X hat im Testbetrieb vergleichbare Latenzen erreicht, wie DSRC und C-IST und funktioniert in der neusten Version auch ohne Handynetz direkt zwischen zwei Fahrzeugen.

Also Unentschieden? Leider nicht ganz. Was DSRC und C-ITS fehlt, sind verbindliche Vorgaben der Regierungen. China hat mit der Entscheidung für C-V2X Fakten geschaffen und es damit möglich gemacht, den technologischen Vorsprung, den DSRC und C-ITS über Jahre für sich reklamieren konnten, zu minimieren, bzw. komplett zu kompensieren. Inzwischen gibt es praktisch keinen großen internationalen Autobauer, Zulieferer oder Netzwerkausrüster, der nicht mit Hochdruck C-2VX-Systeme entwickelt. Gebraucht werden die in China definitiv.

Es bleibt die geopolitische Komponente. Vor allem in den USA wird man sich ziemlich sicher nicht auf C-V2X festlegen. „America first“ heißt in diesem Fall, dass eine von China unterstützte und vor allem von chinesischen Netzwerkausrüstern umgesetzte Technologie wohl eher nicht in amerikanische Infrastruktur Einzug halten wird. In Europa sieht man das ähnlich.

Doppelentwicklung und verschiedene Geschwindigkeiten

Audi, BMW, Daimler, Ericsson, Huawei, Intel, Nokia, und Qualcomm haben sich zur Initiative 5GAA zusammengeschlossen um C-V2X und den 5G-Standard schnell marktreif zu machen.

Verlierer sind in diesem Fall zunächst vor allem Autobauer und Zulieferer. Die entwickeln im schlimmsten Fall doppelt: In Europa Fahrzeuge mit DSRC bzw. C-ITS-Modulen, für China die gleichen Fahrzeuge mit C-V2X-Technolgie. Und hintendran ein ganzer Rattenschwanz an Software- und Service-Angeboten für die sich regional immer stärker differenzierenden Kundenbedürfnisse. „Entwicklungsseitig ist das gerade ein Alptraum“, kommentiert ein hochrangiger Entwickler eines deutschen Autobauers auf Nachfrage gegenüber auto motor und sport die aktuelle Situation. „In China ist die Entwicklung agil. C-V2X-Entwicklung und die Implementierung ins Fahrzeug verläuft mehr oder weniger parallel und in schnellen, kurzen Schritten. Es hat eine Weil gedauert, bis wir uns daran angepasst haben. In Europa und den USA läuft alles noch wie früher. Es wird über Jahre entwickelt und dann ein Produkt in den Markt gebracht, das viele Jahre Gültigkeit hat! Auf diese Art und Weise haben wir in diesem Fall viele Jahre Entwicklungsvorsprung verspielt“.

Fazit

Wie endet der Kampf der Systeme? Hoffentlich unentschieden. Es braucht vielleicht gar nicht das EINE globale System. Vor allem aus Sicht der europäischen Automobilindustrie gibt es keinen Grund, einzig und allein auf den chinesischen Zug aufzuspringen. Die bereits entwickelten Systeme und Lösungen sind durchdacht, erprobt und sehr wettbewerbsfähig. Als Konsequenz beginnen die ersten Hightech-Konzerne bereits, Chips und Systeme zu entwickeln, die alle sich abzeichnenden Standards beherrschen. Aufwachen muss die Politik, muss der Gesetzgeber dennoch. Ohne verbindliche Vorgaben und Regeln zur Einführung von V2X-Systemen wird China den Marathon, der längst ein Sprint geworden ist, locker für sich entscheiden. „Wir wünschen uns ein bisschen weniger Risikoorientiertheit und ein bisschen mehr Entscheidungsfreude!“, sagte Audi-Chef Rupert Stadler im Rahmen der Q8-Präsentation in Shenzhen auf die Frage, was Europa von China lernen könne. Dem ist in diesem Fall nichts mehr hinzuzufügen.

Neuester Kommentar

@HorizonPorfis
All die vielen Gesetzesänderungen für autonomes Fahren, Versicherungs- und Haftplicht-Fragen, in Zivil- und Straf- Recht, Datenschutz, etc geben dann wahrscheinlich fast mehr zum Diskutieren als die verschiedensten technischen Probleme für ein autonomes Fahren (Level 1 bis Level 5 bis Level x).
Ein ENERGIESPARENDES Fahren im Fahrzeug-Verbund / Road Train ist ja dann ein Spezialgebiet des 'autonomen Fahrens' und bildet ein OPTIMUM aus INDIVIDUALVERKEHR und der ENERGIE-EFFIZIENZ des öffentlichen Verkehrs.
Da das luftwiderstandsreduzierte Hintereinanderfahren im Fahrzeugverbund sehr viel Energie-Einsparung ermöglicht und deshalb real einen sehr grossen Nutzen bewirkt, braucht das jeweilig vorderste Fahrzeug im Fahrzeugverbund am meisten Energie, also muss dann auch der 'finanzielle Aspekt beim Fahren im Fahrzeugverbund' auf eine finanziell OBJEKTIVE und FAIRE ART zwischen diesen Verkehrsteilnehmern abgerechnet werden. Auch dies ist dann eine weitere Aufgabe des übergeordneten Systems für die Vernetzung.
Und all die vielen Spielereinen ('Internet of Things', etc), dass man aus dem Fahrzeug heraus z.B. den Microwellenherd zu Hause einschalten kann oder die Videoüberwachung des Heims konsultieren, etc, empfinde ich eher als Peanuts und für mich als nicht wirklich interessant. All diese Möglichkeiten hat man ja schon heute mit einem Smartphone.
Viel wichtiger finde ich zudem, dass man das ganze System im Fahrzeug in 2 Teilbereiche gliedert:
Der 1. Teilbereich ist technisch möglichst simpel ausgelegt und nur für die Bewegung eines Fahrzeugs OHNE Computerautomatisierung (möglichst einfaches System) und der 2.Teilbereich ausgelegt FÜR die Automatisierung mit Computer / Vernetzung. Der 1.Teilbereich ist für Situationen gedacht, wo man das Fahrzeug nur vom Menschen gesteuert bewegen will (z.B. Notfall-System bei Defekten, trotz Teildefekt nach Hause fahren, Rangieren, Reparaturwerkstätte, etc), deshalb ist ein Lenkrad (oder Steuerknüppel) essentiell und für mich ein MUSS in jedem Fahrzeug.

Wenn wir grad schon dabei sind:
Zuallerletzt würde ich auch die militärische Bedeutung der E-Mobilität NICHT ausser Acht lassen. Denn mit einer EMP-Bombe (EMP / NEMP) könnnte man die stark elektronisierte Mobilität ziemlich einfach landesweit ausser Betrieb setzen. Deshalb ist für mich selbstverständlich, dass man auch dem EMP-Schutz eine gewisse Priorität zuordnet, wobei dies prinzipiell zum riesigen Fachgebiet der 'EMV' gehört.

CH-Engineer 11. Juni 2018, 12:24 Uhr
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